5.4.2光合作用原理因素應(yīng)用高一生物高效教學(xué)課件（人教版2019必修1）

綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過(guò)程。定義：光合作用總反應(yīng)式：CO2+H2O葉綠體光能（CH2O

）+O2一、光合作用的原理離體葉綠體懸浮液中加入鐵鹽，光照下可釋放O2

CO2中C和O被分開(kāi)，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，甲醛縮合成糖1.探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)甲醛有毒；且不能轉(zhuǎn)化成糖

19世紀(jì)末

1937年希爾1941年魯賓、卡門(mén)

1954年阿爾農(nóng)1928年1957年阿爾農(nóng)20世紀(jì)40年代卡爾文CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O18O2O2

卡爾文實(shí)驗(yàn)用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測(cè)其放射性14CO2→14C3→(14CH2O)反應(yīng)時(shí)間30秒5秒＜1秒帶14C標(biāo)記的化合物很多種14C3、14C690%

14C3實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素示蹤法實(shí)驗(yàn)變量：自變量是

，因變量是

。時(shí)間14C標(biāo)記的化合物的種類(lèi)CO2中的C進(jìn)入有機(jī)物中。希爾實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來(lái)自水？希爾實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？不能說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。能夠說(shuō)明。希爾實(shí)驗(yàn)中無(wú)CO2，因此，可以說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相聯(lián)系，意味著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。一、光合作用的原理光合作用的原理活動(dòng)一：5min閱讀教材P103-104，進(jìn)行小組討論，完成下列思維導(dǎo)圖葉綠體基質(zhì)CO2變?yōu)镃3類(lèi)囊體薄膜水的分解合成ATPNADPH合成ATP

NADPH光能（基粒）C3被還原為C5和(CH2O)ATP

NADPH有機(jī)物中光合作用的原理活動(dòng)二：運(yùn)用光反應(yīng)與暗反應(yīng)有關(guān)知識(shí)嘗試構(gòu)建光合作用的概念模型。5min繪制在白紙上。注：鉛筆構(gòu)圖，確定好后用馬克筆畫(huà)出概念模型?？焖贀尨穑?、光反應(yīng)的場(chǎng)所是：__________________2、暗反應(yīng)的場(chǎng)所是：______________3、光反應(yīng)中的能量變化：_____________________________4、暗反應(yīng)中的能量變化：_____________________________5、NADPH的中文名稱是________________。6、暗反應(yīng)還被稱為：___________、___________。7、暗反應(yīng)可被分為：___________、____________，兩個(gè)階段。8、光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了_______________________。9、暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了_______________________。類(lèi)囊體薄膜（基粒，有色素和酶）葉綠體基質(zhì)（有酶）光能→ATPNADPH中活躍化學(xué)能ATPNADPH中活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能還原型輔酶Ⅱ碳反應(yīng)卡爾文循環(huán)CO2的固定C3的還原NADPH和ATPADP和Pi、NADP+光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較反應(yīng)階段反應(yīng)部位反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化產(chǎn)物聯(lián)系光合作用實(shí)質(zhì)光反應(yīng)暗反應(yīng)類(lèi)囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)必須有光、光合色素、酶有光或無(wú)光均可，多種酶光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5、NADP+光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存起來(lái)2442

光合作用在光反應(yīng)和暗反應(yīng)的緊密聯(lián)系下，完成能量的轉(zhuǎn)化和物質(zhì)的變化，產(chǎn)生有機(jī)物。這些有機(jī)物不僅供植物體自身利用，還養(yǎng)活了包括你我在內(nèi)的所有異養(yǎng)生物。光能通過(guò)驅(qū)動(dòng)光合作用而驅(qū)動(dòng)整個(gè)生命世界的運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢哉f(shuō)，光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)。光合作用的原理

習(xí)近平總書(shū)記指出：“植物是生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，深刻影響著地球的生態(tài)環(huán)境。人類(lèi)對(duì)植物世界的探索從未停步，對(duì)植物的利用和保護(hù)促進(jìn)了人類(lèi)文明進(jìn)步?！敝袊?guó)是全球植物多樣性最豐富的國(guó)家之一，目前有野生高等植物3.7萬(wàn)余種。中國(guó)人民自古崇尚自然、熱愛(ài)植物，中華文明包含著博大精深的植物文化，2500多年前編成的詩(shī)歌總集《詩(shī)經(jīng)》記載了130多種植物。

光合作用的原理在此，呼吁各位同學(xué)：從身邊小事做起，植綠、護(hù)綠、愛(ài)綠，積極保護(hù)各類(lèi)植物、保護(hù)生物多樣性。1.自養(yǎng)生物能利用CO2制造有機(jī)物并儲(chǔ)存能量的的生物。2.異養(yǎng)生物不能利用CO2制造有機(jī)物，只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身的生命活動(dòng)的生物。3.自養(yǎng)生物與異養(yǎng)生物的本質(zhì)區(qū)別能否利用CO2制造有機(jī)物。（如：大多數(shù)植物、化能合成細(xì)菌）（如：動(dòng)物,真菌，絕大多數(shù)細(xì)菌）能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用。2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O能量除了硝化細(xì)菌外，自然界還有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌屬于進(jìn)行化能合成作用的自養(yǎng)生物。三、探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響（1）填寫(xiě)下列名稱：A

B

C

D

E

，F(xiàn)

G

H

I_________J_______?；2NADPHATPADPC3光反應(yīng)C5學(xué)以致用：下面是光合作用的圖解，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：暗反應(yīng)（CH2O）(2)上圖中色素存在于

內(nèi)

薄膜上；色素利用光能將水分解，為暗反應(yīng)提供C；C是

劑，參與暗反應(yīng)；還將光能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

中的活躍化學(xué)能，并轉(zhuǎn)化為ATP末端基團(tuán)的

。葉綠體類(lèi)囊體還原ATP、NADPH轉(zhuǎn)移勢(shì)能3)在光反應(yīng)提供的

和

的參與下，暗反應(yīng)才能正常進(jìn)行，首先G與CO2結(jié)合形成F，這個(gè)過(guò)程叫做

；F接受光反應(yīng)提供的能量，被__________還原，形成J，光反應(yīng)提供的能量存儲(chǔ)在

中。CO2的固定糖類(lèi)等有機(jī)物NADPHATPNADPH課堂演練(2021·廣東高考)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco，下列敘述正確的是(

)A．Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B．激活Rubisco需要黑暗條件C．Rubisco催化CO2固定需要ATPD．Rubisco催化C5和CO2結(jié)合D課堂演練將單細(xì)胞綠藻置于適宜的溫度、光照以及充足的CO2條件下培養(yǎng)，經(jīng)一段時(shí)間后，突然停止光照，則下列敘述中不會(huì)發(fā)生的是(

)A．光反應(yīng)停止，不能形成NADPH和ATPB．短時(shí)間內(nèi)暗反應(yīng)仍進(jìn)行，CO2與C5繼續(xù)結(jié)合形成C3C．短時(shí)間內(nèi)綠藻體內(nèi)C3的含量會(huì)上升D．由于沒(méi)有NADPH和ATP供應(yīng)，C3不能形成糖類(lèi)等物質(zhì)，積累了許多C5D思考CO2濃度不變光反應(yīng)NADPHATP

C3

C5

（CH2O）光照減弱

光照增強(qiáng)光照不變暗反應(yīng)C3C5NADPHATP（CH2O）CO2濃度減少

CO2濃度增加沒(méi)有光反應(yīng)就沒(méi)有暗反應(yīng)沒(méi)有暗反應(yīng)光反應(yīng)也不能進(jìn)行影響光合作用的因素有哪些？CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能葉綠體內(nèi)因酶的種類(lèi)、數(shù)量色素的含量葉齡不同光照強(qiáng)度CO2的濃度溫度礦質(zhì)元素（Mg合成葉綠素）H2O外因二、光合作用原理的應(yīng)用1、光照強(qiáng)度A點(diǎn):B點(diǎn)：C‘點(diǎn)：C點(diǎn)之前限制因素是C點(diǎn)之后限制因素是AB段：BC段：應(yīng)用：合理密植，間作套種，適當(dāng)剪枝C，二、光合作用原理的應(yīng)用只進(jìn)行呼吸作用光合<呼吸光補(bǔ)償點(diǎn)；光合作用=呼吸作用光合>呼吸光飽和點(diǎn)光照強(qiáng)度，色素含量，酶數(shù)量等內(nèi)因CO2、溫度等外因O2CO2（A：只呼吸，無(wú)光合）O2CO2O2CO2（AB：光合<呼吸）O2CO2（B：光合=呼吸）.........O2CO2CO2O2（BC：光合>呼吸）1、改變條件，點(diǎn)的移動(dòng)問(wèn)題2、總光合？?jī)艄夂?？呼吸作用？列表比較C，光照強(qiáng)度ABC光補(bǔ)償點(diǎn)CO2釋放速率CO2吸收速率o縱坐標(biāo)的值實(shí)指凈光合速率A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值實(shí)指呼吸速率光飽和點(diǎn)最大凈光合速率呼吸速率最大光合速率其大小主要受溫度影響計(jì)算公式：光合速率-呼吸速率=凈光合速率光照強(qiáng)度ABCCO2吸收速率o縱坐標(biāo)的值實(shí)指凈光合速率A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)的絕對(duì)值實(shí)指呼吸速率最大凈光合速率呼吸速率總光合速率其大小主要受溫度影響S1S2S3呼吸消耗(有機(jī)物)量=(有機(jī)物)儲(chǔ)存量=(有機(jī)物)制造量=S1+S2S3--S1S3+S2計(jì)算公式：光合速率-呼吸速率=凈光合速率光合作用速率一定時(shí)間內(nèi)，單位面積CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等產(chǎn)物生成量來(lái)表示。真正光合速率=凈光合速率

+呼吸作用速率（ct）有機(jī)物合成/制造量固定或消耗CO2量產(chǎn)生O2的量有機(jī)物積累量CO2吸收量O2的釋放量消耗有機(jī)物的量黑暗下CO2的釋放量黑暗下O2的吸收量===+++二、光合作用原理的應(yīng)用1、測(cè)得到的是什么凈光合還是總光合？2、植物長(zhǎng)不長(zhǎng)看誰(shuí)?(注意區(qū)分植物與葉肉細(xì)胞)測(cè)定方法：a.將甲裝置置于光照下一定時(shí)間，記錄紅色液滴向右移動(dòng)的相對(duì)距離（m），計(jì)作凈光合速率。b.將乙裝置置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴向左移動(dòng)的相對(duì)距離（n），計(jì)作呼吸速率。c.真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率=m+n吸收CO2NaHCO3提供CO2①適當(dāng)增強(qiáng)

，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；光照強(qiáng)度溫室大棚一般選無(wú)色透明塑料薄膜遇到陰雨天時(shí)給溫室補(bǔ)充光照應(yīng)當(dāng)給予紅光或藍(lán)紫光。（1）光照強(qiáng)度的應(yīng)用玉米--大豆桃樹(shù)--甘藍(lán)兩種植物高矮結(jié)合，充分利用不同層次的陽(yáng)光?陽(yáng)生植物（高）與陰生植物（矮）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般

間作

。間作：高矮間隔種植?通過(guò)

輪作，延長(zhǎng)光合作用時(shí)間。輪作：種完玉米種花生玉米，輪作花生水稻，蘑菇輪作原因是：（1）不同作物吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素的種類(lèi)、數(shù)量及比例各不相同，根系深淺與吸收水肥的能力也各不相同，輪作還可以均衡利用土壤中的礦質(zhì)元素。（2）每種作物都有一些專(zhuān)門(mén)為害的病蟲(chóng)雜草，輪作能夠改變?cè)械氖澄镦?，防止病蟲(chóng)害；抑制雜草生長(zhǎng)，減輕草害。2、CO2濃度應(yīng)用：1.多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥

2.溫室栽:

CO2發(fā)生器等.

3.“正其行，通其風(fēng)”aCO2補(bǔ)償點(diǎn)CO2飽和點(diǎn)C02濃度Cm和A點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度；二、光合作用原理的應(yīng)用1、環(huán)境中的CO2濃度2、密閉環(huán)境中氣體變化3、氣孔的開(kāi)閉情況一晝夜中植物代謝強(qiáng)度變化曲線（1)甲圖中，光合速率等于呼吸速率的點(diǎn)是

。D、HAD段:CO2濃度上升，DH段:CO2濃度下降，HI段:CO2濃度上升，光合速率<呼吸速率；光合速率>呼吸速率;光合速率<呼吸速率.有機(jī)物積累最多的點(diǎn)：H所以該植物長(zhǎng)沒(méi)長(zhǎng)？長(zhǎng)不長(zhǎng)比較起點(diǎn)終點(diǎn)！(4)甲圖中I點(diǎn)低于A點(diǎn)，植物一晝夜表現(xiàn)為生長(zhǎng)，其原因是

。一晝夜中植物代謝強(qiáng)度變化曲線I點(diǎn)低于A點(diǎn),說(shuō)明容器中的CO2濃度降低，植物的總光合量大于總呼吸量，積累有機(jī)物，因此植物表現(xiàn)為生長(zhǎng)。一晝夜中植物代謝強(qiáng)度變化曲線(2)圖甲中FG段變化的原因是

。由于溫度過(guò)高，為了降低蒸騰，部分氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，暗反應(yīng)減弱，光合速率下降。光合午休1.光合速率等于呼吸速率的點(diǎn)是_________；2.啟動(dòng)光合速率的點(diǎn)是____；3.DE時(shí)間段CO2吸收量（凈光合速率）下降的原因是__________________________________________________________；4.一天內(nèi)有機(jī)物積累量最多的時(shí)間點(diǎn)是___；5.若S1、S2、S3表示面積，一天中有機(jī)物的積累量是__________；6.FG時(shí)間段CO2吸收量（凈光合速率）下降的原因是___________________________________________C、GB溫度過(guò)高，部分氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，暗反應(yīng)減弱，光合作用減弱GS2—S1—S3S1S2S3光照強(qiáng)度減弱，光合速率減弱1、如圖是夏天的一個(gè)晴天，某植物細(xì)胞一天中光合速率的變化曲線。光合午休1、溫度直接影響酶的活性2、溫度過(guò)高影響氣孔開(kāi)放，影響CO2的供應(yīng)。。。。光合作用強(qiáng)度O時(shí)間：盛夏A7101214183、溫度應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，白天可適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度

適時(shí)播種；A點(diǎn)：植物“光合午休”現(xiàn)象二、光合作用原理的應(yīng)用P106左下14、水分和礦質(zhì)元素

①原理

a.水是光合作用的原料，又是各種反應(yīng)的介質(zhì)，還影響氣孔開(kāi)放影響CO2吸收量從而影響光合速率b.礦質(zhì)元素通過(guò)影響葉綠素等相關(guān)化合物的合成，例葉綠素含N、Mg對(duì)光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。②應(yīng)用：合理灌溉和合理施肥。經(jīng)典考題：施肥的同時(shí)，往往適當(dāng)澆水，小麥的光合速率會(huì)更大，此時(shí)澆水的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。

1、礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作根系吸收2、保證小麥吸收充足的水分，從而保證葉肉細(xì)胞中CO2的供應(yīng)5、多因子變量對(duì)光合速率的影響二、光合作用原理的應(yīng)用探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響因變量：光合作用強(qiáng)度觀測(cè)指標(biāo)：用單位時(shí)間葉圓片上浮的數(shù)量代表光合強(qiáng)度自變量：光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等LED燈與裝置的距離或者燈泡的瓦數(shù)如何控制無(wú)關(guān)變量？如圓片及其初始狀態(tài)結(jié)果？三、探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄抗庹諒?qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)材料：1、取葉片均分三組，進(jìn)行編號(hào)2、相同處理：3、不同處理：給予低、中、高的光照

圓形的生長(zhǎng)旺盛的綠色小葉片用注射器排除葉片中的氣體；放入適宜濃度的NaHCO3溶液中實(shí)驗(yàn)步驟：三、探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響實(shí)驗(yàn)：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響

項(xiàng)目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少細(xì)胞間隙積累O2，浮力增大實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

在一定的濃度范圍內(nèi)，光合作用速率隨光照強(qiáng)度的增大而加快；超過(guò)一定強(qiáng)度光合作用趨于穩(wěn)定。1、區(qū)別

光合作用呼吸作用場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量變化實(shí)質(zhì)范圍葉綠體只在光下進(jìn)行無(wú)機(jī)物→有機(jī)物光能→ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量綠色植物細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體或細(xì)胞基質(zhì)有光、無(wú)光都能進(jìn)行有機(jī)物→無(wú)機(jī)物有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能＋熱能分解有機(jī)物，釋放能量幾乎所有活細(xì)胞光合作用和呼吸作用的比較2、聯(lián)系光合作用產(chǎn)生的葡萄糖和氧氣可作為呼吸作用的原料；呼吸作用產(chǎn)生的CO2和H2O可作為光合作用的原料。光合作用：6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+大量能量酶O2CO22.生理過(guò)程及場(chǎng)所序號(hào)①②③④⑤生理過(guò)程_______暗反應(yīng)有氧呼吸第一階段有氧呼吸第二階段有氧呼吸第三階段場(chǎng)所葉綠體類(lèi)囊體薄膜_____________________線粒體基質(zhì)__________光反應(yīng)葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體內(nèi)膜3.物質(zhì)和能量的聯(lián)系(1)光合作用和有氧呼吸中各種元素的去向丙酮酸CO2(CH2O)H2OCO2O2(2)光合作用與有氧呼吸中[H]和ATP的來(lái)源、去路比較項(xiàng)目來(lái)源去路[H]光合作用水的光解_________有氧呼吸___________